Устройство и конструкция микроскопа МИМ-7

2.1 Оптическая система

Упрощенная схема оптической системы микроскопа МИМ-7 представлена на рисунке 3. Светлые лучи от электрической лампы 1 проходят через коллектор 2 и, отразившись от зеркала 3, попадают на светофильтр 4, затем на апертурную диафрагму 5 (для ограничения световых пучков и получения высокой четкости изображения), линзу 6, фотозатвор 8, полевую диафрагму 9 (для ограничения освещенного поля рассматриваемого участка на микрошлифе), преломляются пентапризмой 10, проходят через линзу 11, попадают на микрошлиф 12, установленный на предметном столике. Отразившись от микрошлифа 12, лучи вновь проходят через объектив 13 и выходя из него параллельным пучком, попадают на отраженную пластинку 14 и ахроматическую линзу 16.

а - при работе в светлом поле; б - при работе в темном поле

Рисунок 3 - Оптическая схема микроскопа МИМ-7

При визуальном наблюдении в ход лучей вводится зеркало 17, которое отклоняет лучи в сторону окуляра. При фотографировании зеркало 17 выключается выдвижением тубуса вместе с окуляром и зеркалом и лучи направляются непосредственно к фотоокуляру 19, проходят через него на зеркало 20, от которого отражаются и попадают на матовое стекло 21, где и дают изображение. Для фиксирования микроструктуры матовое стекло 21 заменяется кассетой с фотопластинкой. Для наблюдения в поляризованном свете в систему включаются вкладной анализатор 15 и поляризатор 7. Для повышения отдельных мелких рельефных частиц на гладком поле (например, при исследовании неметаллических включений) целесообразно применять темнопольное освещение.

Оптическая система микроскопа для исследования микрошлифа в темном поле отличается от описанной схемы исследования в светлом поле тем, что вместо линзы 11 устанавливается линза 22. Центральная часть одной из поверхностей линзы 22 покрыта черным непрозрачным лаком в виде диска, задерживающего центральную часть светлого пучка и пропускающего краевые лучи, проходящие через прозрачное кольцо линзы 22 и падающие на зеркало 24 в виде светлого кольца. Для того чтобы светлые лучи не попадали на отражательную пластинку 14,введена диафрагма 23. Отразившись от зеркала 24, лучи попадают на внутреннюю поверхность параболического зеркала 25 и, отразившись от него, концентрируются на микрошлифе.

2.2 Механическая часть

Микроскоп МИМ-7 состоит из следующих основных частей: осветителя, корпуса и верхней части (рисунок 4).

Осветитель I имеет фонарь 2 внутри кожуха которого находится лампа. Центровочные винты 3 служат для совмещения центра нити лампы с оптической осью коллектора.

В корпусе II микроскопа находятся диск 1 с набором светофильтров; рукоятка 24 переключения фотоокуляров; посадочное устройство для рамки 15 с матовым стеклом или кассеты с фотопластинкой 9х12 мм; узел апертурной диафрагмы, укрепленной под оправой осветительной линзы 17; кольцо с накаткой 16, служащее для изменения диаметра диафрагмы; винт 25, вращением которого смещается диафрагма для создания косого освещения; винт 26 для фиксации поворота апертурной диафрагмы.

Верхняя часть III микроскопа включает следующие детали. Иллюминаторный тубус 11, в верхней части которого расположено посадочное отверстие под объектив. На патрубке иллюминаторного тубуса расположена рамка с линзой 22 для работы в светлом и темном поле и рукоятка 5 для включения диафрагмы 23 при работе в темном поле; под кожухом 21 - пентапризма. В нижней части кожуха 21 расположены центровочные винты 20 полевой диафрагмы, диаметр которой изменяют при помощи поводка 19. Под конусом полевой диафрагмы находится фотозатвор 18.

Рисунок 4 - Общий вид микроскопа МИМ - 7

В отверстие визуального тубуса 13, вставляется окуляр 12. При визуальном наблюдении тубус двигают до упора, а при фотографировании выдвигают до отказа. Предметный столик 10, который при помощи винтов 6 может передвигаться в двух взаимноперпендикулярных направлениях. В центре предметного столика имеется окно, в него вставляют одну из сменных подкладок 7 с отверстиями различного диаметра. На предметном столике расположены держатели, которыми микрошлиф прижимается к подкладке предметного столика. Макрометрический винт служит для перемещения предметного столика в вертикальном направлении, и этим производится грубая наводка на фокус. Зажимным винтом 23 фиксируют определенное положение предметного столика, чтобы он самопроизвольно не спускался. Для помещения столика 10 на нужной высоте на кронштейне столика награвирована риска, которая устанавливается против точки, награвированной на корпусе микроскопа.

С помощью микрометрического винта 14, перемещают столик в вертикальном направлении и точно наводят на фокус. Расход микрометрической подачи 3 мм, цена деления барабана - 0,003 мм.

2.3 Осветительная система

Микрошлиф освещают обычно через объективы, применяя специальную осветительную систему, состоящую из источника света, серии линз, светофильтров и диафрагм.

В качестве источника света используют низковольтные электрические лампы накаливания, реже лампы напряжения 110 - 220 В переменного и постоянного тока, мощные ртутные лампы высокого давления яркостью до 2500 стильбов. Диафрагмы ограничивают сечение светового пучка, а светофильтры отбирают лучи требуемой длины волн, т.е. определенного цвета, и позволяют установить нужную интенсивность освещения с тем, чтобы избежать излишнего утомления глаз наблюдателя.

Применение желто-зеленого светофора позволяет более четко наблюдать особенности структуры. Они уменьшают хроматическую аберацию и, кроме того, выделяя лучи с меньшей длиной волны, повышают разрешающую способность объекта.

Оптическая схема металлографического микроскопа показана на рисунке 5. Лучи от осветителя 1, преломляясь призмой 2, проходят через объектив 3, отражаются от микрошлифа 4, вновь проходят через объектив 3, преломляются призмой 5 и через окуляр 6 попадают в глаз наблюдателя.

Рисунок 5-Оптическая схема металлографического микроскопа МИМ-7

Конструкция оптических микроскопов включает в себя устройства, позволяющие выполнять измерения размеров объекта, − объект-микрометр и окуляр-микрометр.

Объект-микрометр – пластина, на которую нанесена шкала длиной 1 мм, разделенная на 100 равных частей.

Окуляр-микрометр – окуляр, в который вставлена пластинка с линейкой, при помощи него можно определить величину зерна, глубину слоя (азотирования, цементации), размер микродефектов.

Цена деления окуляра-микрометра зависит от увеличения объектива. Для определения цены деления окуляра-микрометра на предметный столик микроскопа устанавливается объект-микрометр. После наведения на фокус в поле зрения микроскопа видны шкалы объекта-микрометра и окуляра-микрометра. Совместив обе шкалы, можно определить, сколько делений шкалы объекта-микрометра совмещается с делениями шкалы окуляра-микрометра. На рисунке 6 показана схема определения цены деления окуляра-микрометра. При данном объективе 40 делений окуляра-микрометра, видимых в поле зрения микроскопа, совмещаются с 28 делениями объекта-микрометра.

Цену деления окуляра-микрометра Ц_ок рассчитывают по формуле

, (3)

где Ц_об – цена деления шкалы объекта-микрометра,

Ц_об = 1/100 = 0,01 мм;

М – число делений объекта-микрометра;

Н – число делений окуляра-микрометра.

Рисунок 6 – Схема определения цены деления окуляра-микрометра